conférence internationale de l ACOMEN Les limites du SUV Irène Buvat U678 INSERM, Paris buvat@imed.jussieu.fr ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

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Joëlle Chabot
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1 9 ème conférence internationale de l ACOMEN Les limites du SUV Irène Buvat U678 INSERM, Paris buvat@imed.jussieu.fr ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

2 Le SUV (Standardized Uptake Value) Index caractérisant la fixation du traceur fixation (kbq/ml) SUV = dose injectée (kbq) / poids du patient (g) (1mL = 1g) Répartition uniforme du traceur dans tout l organisme, SUV = 1 partout SUV > 1, hyperfixation du traceur ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

(1mL = 1g) Répartition uniforme du traceur dans tout l organisme, SUV = 1

3 Analyse de la signification et des biais affectant le SUV Qualité de la mesure de la fixation en kbq/ml? SUV = fixation (kbq/ml) dose injectée (kbq) / poids du patient (g) Signification de ce facteur de normalisation? ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

SUV = fixation (kbq/ml) dose injectée (kbq) / poids du patient

4 Mesure de la fixation en kbq/ml N coups X kbq/ml Largement influencée par : La correction d atténuation La correction de diffusion Le mouvement respiratoire L effet de volume partiel et et sa correction La reconstruction tomographique La méthode de mesure ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

mouvement respiratoire L effet de volume partiel et et sa correction La

5 Correction d atténuation Indispensable et bien maîtrisée en PET et PET/CT Vigilance sur 2 aspects : produits de contraste oraux en PET/CT - mouvements respiratoires SUV=13,6 14,5 13,3 Ge68 CT sans prise en compte de la présence de produit de contraste CT avec prise en compte de la présence de produit de contraste Nehmeh et al, J Nucl Med 2003: ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

sans prise en compte de la présence de produit de contraste CT avec prise en compte de la

6 Correction de la diffusion Correction de diffusion : indispensable en TEP 3D (et disponible) Correction globalement efficace sans correction de diffusion : erreurs : 9% à 30% différentes corrections de diffusion : erreurs : -5% à 12% Zaidi et al, Eur J Nucl Med 2000: Impact de la correction sur les valeurs de SUV non rapportée ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

corrections de diffusion : erreurs : -5% à 12% Zaidi et al, Eur J Nucl Med 2000:1813-1826

7 Effet du mouvement respiratoire SUV dépend de la phase respiratoire pendant laquelle a été acquis le CT utilisé pour la correction d atténuation Variation de 26% Erdi et al, J Nucl Med 2004: Nehmeh et al, J Nucl Med 2007:22-26 SUV max clinique 7,95 8,8 6,6 3,2 10,6 4,8 11,5 4,2 6,7 22,1 SUV max DIBH 10,4 12,3 8,9 4,0 11,6 8,8 12,4 4,9 7,2 23,6 ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

2004:1287-1292 Nehmeh et al, J Nucl Med 2007:22-26 SUV max clinique 7,95 8,8 6,6 3,2 10,6 4,8

8 Effet de volume partiel Sans correction de volume partiel, le SUV dépend de : - la taille de la tumeur SUV Buvat et al, SNM 2007 SUVmean SUVmax Tumor diameter (mm) - de l échantillonnage (taille des pixels) Soret et al, J Nucl Med, June 2007 ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

SUVmax 0 10 20 30 40 Tumor diameter (mm) - de l échantillonnage (taille

9 Effet de la reconstruction tomographique Les SUV dépendent de l algorithme de reconstruction et des paramètres de reconstruction utilisés (compromis résolution spatiale / bruit) Schöder et al, J Nucl Med 2004: Jaskoviak et al, J Nucl Med 2005: ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

(compromis résolution spatiale / bruit) Schöder et al, J Nucl Med

10 Méthode de mesure Tracé des volumes d intérêt, à cause de l effet de volume partiel. Soret et al, J Nucl Med, June 2007 ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

11 Résumé fixation (kbq/ml) SUV = dose injectée (kbq) / poids du patient (g) De multiples sources de biais et de variabilité : La correction d atténuation La correction de diffusion Le mouvement respiratoire L effet de volume partiel et et sa correction La reconstruction tomographique La méthode de mesure Differences in uptake estimates greater than 100% (i.e., by a factor greater than 2) can be caused only by differences in the way data are acquired and processed, which suggest that comparison of SUV between PET centers using different scanning and processing protocols is almost impossible. Feuardent et al, IEEE Trans Nucl Sci 2005: ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

greater than 100% (i.e., by a factor greater than 2) can be caused only by differences in the way data are acquired and processed, which suggest that comparison of SUV

12 Conclusion concernant le numérateur La qualité de la mesure de fixation (kbq/ml) dépend fortement du protocole d acquisition et de traitement utilisé Des méta-analyses sont actuellement impossibles ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

d acquisition et de traitement utilisé Des méta-analyses

13 Que faire? Caractériser la fiabilité des mesures de fixation X kbq/ml activité = C.Z kbq/ml ou SUV Z coups/s/pixel «Contrôle de qualité» du protocole de mesure de fixation ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

14 Origine du facteur de normalisation SUV = fixation (kbq/ml) dose injectée (kbq) / poids du patient (g) La fixation dépend de la quantité de traceur mise à disposition de la tumeur Le dénominateur du SUV suppose que : - le traceur se distribue uniformément dans tout le volume du patient - le patient a une masse volumique de 1 ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

Le dénominateur du SUV suppose que : - le traceur se distribue uniformément dans tout le

15 Quel devrait être le facteur de normalisation correct? FDG tumeur(t) plasma tissue métab. FDG tumeur(t) = K i * 0 t Fraction de volume sanguin dans la ROI C b (θ)dθ + V b C b (t) Concentration sanguine de FDG Débit entrant net du FDG C glu taux de métabolisme du glucose : K i = K i * / LC C glu ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

FDG tumeur(t) = K i * 0 t Fraction de volume sanguin dans la ROI C b (θ)dθ + V b C

16 Lien entre le taux de métabolisme du glucose K i et le SUV SUV K i = C glu LC FDG tumeur(t) - V b C b (θ) xt dose Cb (θ)dθ injectée poids du patient 0 Fraction de FDG non métabolisé entre 6% et 67% Zhuang et al, J Nucl Med 2001: Freedman et al, Eur J Nucl Med 2003:46-53 Wang et al, Mol Imaging Biol 2007:83-90 Kim et al, J Nucl Med 1994: ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

67% Zhuang et al, J Nucl Med 2001: 1412-1417 Freedman et al, Eur J Nucl Med 2003:46-53 Wang et al,

17 Lien entre le taux de métabolisme du glucose K i et le SUV SUV K i = C glu LC FDG tumeur(t) - V b C b (θ) xt dose Cb (θ)dθ injectée poids du patient 0 LC in the myocardium SUV à jeun non à jeun Langen et al, J Nucl Med 1993: Ratib et al, J Nucl Med 1982: Le SUV ne représente donc pas le taux de métabolisme du glucose ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

non à jeun Langen et al, J Nucl Med 1993:355-359 Ratib et al, J Nucl Med 1982:577-586 Le SUV

18 Comment mieux approcher K i? Analyse cinétique complète séquence d images dynamique prélèvement sanguin connaissances biochimiques cinétique associée à une région FDG(t) fonction d entrée C b (t) ajustement des mesures au modèle k 1, k 2, k 3 K i =C p [k 1 k 3 /(k 2 +k 3 )]/LC ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

connaissances biochimiques cinétique associée à une région FDG(t) fonction d

19 Ou analyse cinétique simplifiée Exemple : analyse de Patlak FDG tumeur(t) = K i * t C b (θ)dθ + V b C b (t) 0 C b (t) mesurée pour chaque patient par prélèvement sanguin FDG tumeur(t) / C b (t) pente = K i * V b 0 t C b (θ) dθ / C b (t) - rend compte de l évolution temporelle de la fixation tumorale - prend en compte le FDG non métabolisé - prend en compte la fonction d entrée artérielle spécifique au patient ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

dθ / C b (t) - rend compte de l évolution temporelle de la fixation tumorale - prend en compte le FDG non

20 Attention, le SUV ne varie pas comme K i * Freedman et al, Eur J Nucl Med 2003:46-53 Freedman et al, Eur J Nucl Med 2003:46-53 Il n existe pas de normalisation simple permettant d estimer le taux de métabolisme du glucose à partir d une mesure statique de fixation du FDG ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

normalisation simple permettant d estimer le taux de métabolisme du glucose à

21 Pourquoi le SUV rend-il des services? Grandeur normalisée, qui permet de représenter des images sur une échelle quantitative commune à tous les patients et examens Certains biais sont relativement reproductibles (méthode de mesure, méthode de reconstruction, absence de correction de volume partiel ) Le SUV est fréquemment rapporté, c est un repère, même imprécis Le SUV (sans correction de volume partiel) combine des informations concernant le volume fonctionnellement actif et l activité métabolique, deux quantités probablement importantes pour la caractérisation d une tumeur ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

22 Conclusions Le SUV ne représente pas le taux de métabolisme du glucose C est un index de fixation, dépendant de nombreux paramètres : - certains dépendent probablement de l agressivité tumorale (taille de la tumeur) - d autres non (protocoles d acquisitions et de traitement des images) Les SUV n ont qu un intérêt très limité dans les méta-analyses, car sujets à une très grande variabilité (100%) Certains biais affectant le SUV peut être compensée (atténuation, mouvement, volume partiel), ce qui va accroître certainement l utilité des SUV Seule, des analyses cinétiques (complètes ou simplifiées) permettent aujourd hui de mieux approcher le métabolisme du glucose à partir d images au FDG ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

23 Remerciements Diaporama disponible sur ACOMEN - Irène Buvat - 11 mai

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